ヘリウム液面上に形成される低次元電子系の励起状態の研究

氦液表面低维电子系统激发态研究

• 批准号: 14740224
• 负责人: 椋田 秀和
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740224/
• 关键词: 量子ビット; 表面電子系; ミリ波吸収; 低次元微細構造

液面上の低次元空間に一電子を閉じこめるとエネルギーが離散化する。その基底状態と励起状態の2準位を量子ビットとして利用して量子コンピューターを実現する提案がなされた。本研究では量子ビットの実現に向けて、離散化している垂直方向の束縛電子状態をミリ波を用いて制御し、単電子トランジスターを用いて状態を読み出すことを基本構造として、開発を進めている。液体ヘリウム上の単電子を量子ビットとして読み出すための単電子トランジスタを開発し、上記の実験と合わせて量子計算への応用の道を模索する予定である。電子に状態間のエネルギー差に相当する周波数のミリ波(130GHz)を照射すると状態間の遷移が起こる。現在までに、ミリ波のソースと低温域まで導入可能な誘電体導波路を組み合わせ、1.4Kにおいてミリ波の照射テストを行った。ミリ波検知器であるInSbボロメーターを同じ1.4Kに設置し、両者とも動作することを確認した。外界から系をできるだけ孤立させ、十分長いコヒーレンス時間(=情報を保持できる時間)が期待される10mK以下の極低温域に設置する必要があるため、希釈冷凍機を用いて超低温10mK以下で表面電子系を形成して実験を行った。測定セルを10mK程度の極低温まで冷却し、2次元電子系の作成に成功し、移動度の測定を行うことができた。2次元電子のマイクロ波吸収の実験では、遷移周波数から2次元電子の押さえつけ電場依存性、線幅から緩和に関する情報がそれぞれ期待できる。現在マイクロ波吸収信号を探索中で、ディテクタの種類をいくつか試し、より最適な観測システムを目指しさらなる改良を加えている。

An electron in the low-dimensional space above the liquid surface is discretized. The two levels of the base state and the excitation state are used to realize the proposal. In this paper, we study the fundamental structure and development of quantum electron in the vertical direction. The development and integration of single electron quantum technology in liquid crystal systems are described in detail below. The difference between the electron states corresponds to the frequency of the radiation wave (130GHz) and the transition between the states. At present, it is possible to introduce dielectric waveguides into the low temperature range, and it is possible to conduct dielectric irradiation at 1.4 K. The InSb detector is set to 1.4K and the InSb detector is set to 1.4K. The external system is isolated, very long, and the information is maintained for a period of time. It is necessary to set up the ultra-low temperature range below 10mK. The refrigerator is used to form the surface electron system below 10 mK. The measurement of the degree of mobility of a two-dimensional electron system at an extremely low temperature of 10mK was carried out. 2-D electron wave absorption, migration cycle number, 2-D electron charge, electric field dependence, amplitude change, relaxation, information related to expectations. Now, we're exploring the type of absorption signal, and we're trying to improve it.

项目成果

Mukuda H, Kono K: "Quantum bits using surface-state electrons"RIKEN Review. 45. 22-24 (2002)

Mukuda H、Kono K：“使用表面态电子的量子位”RIKEN 评论。

Shiino T, Mukuda H, Kono K, Vinen W.F.: "First mobility measurement of ions trapped below the normal and superfluid 3He surface"Journal of Low Temperature Physics. 126. 493-498 (2002)

Shiino T、Mukuda H、Kono K、Vinen W.F.：“首次对正常和超流体 3He 表面下捕获的离子进行迁移率测量”《低温物理学杂志》。

Shiino T, Mukuda H, Kono K, Vinen W.F.: "Nonlinear transport of ions trapped below the surface of superfluid 3He-B"Physica B. (発表予定). (2003)

Shiino T、Mukuda H、Kono K、Vinen W.F.：“超流体 3He-B 表面下捕获的离子的非线性传输”Physica B.（待提交）。

Saito M, Ikegami H, Mukuda H, Kono K: "Study of dynamical properties of superfluid 3He film flow by interdigitated capacitors"Physica B. 329. 131-132 (2003)

Saito M、Ikegami H、Mukuda H、Kono K：“叉指电容器超流体 3He 膜流动力学特性的研究”Physica B. 329. 131-132 (2003)